DE102013204964B4 - Optically pumped surface emitting lasers with high reflectivity reflector and limited bandwidth - Google Patents
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Abstract
Laserstruktur, umfassend:eine Halbleiter-Verstärkungsregion, die so konfiguriert ist, dass sie Strahlung bei einer Laser-Schwerpunktwellenlänge emittiert;eine optische Pumpquelle, die so konfiguriert ist, dass sie einen Pumpstrahl (110) bei einer Pump-Schwerpunktwellenlänge zur Verstärkungsregion gerichtet emittiert;einen ersten Reflektor, der einen verteilten Bragg-Reflektor (DBR) umfasst und im Pumpstrahl angeordnet ist, wobei der erste Reflektor ein Reflexionsvermögen von mehr als 90 % über eine Bandbreite von weniger als 60 nm zentriert bei der Laser-Schwerpunktwellenlänge aufweist, wobei der erste Reflektor außerdem ein Reflexionsvermögen von weniger als 50 % bei der Pump-Schwerpunktwellenlänge aufweist;einen zweiten Reflektor, wobei die Verstärkungsregion zwischen dem ersten Reflektor und dem zweiten Reflektor angeordnet ist,wobei der erste Reflektor eine Anzahl von Schichtpaaren umfasst, wobei jedes Schichtpaar eine erste und eine zweite Schicht umfasst, wobei eine optische Dicke der ersten Schicht 3/4 der Laser-Schwerpunktwellenlänge beträgt, und eine optische Dicke der zweiten Schicht 3/4 der Laser-Schwerpunktwellenlänge beträgt, und wobeidie Schichtpaare des ersten Reflektors dielektrisches Material umfassen.A laser structure comprising:a semiconductor gain region configured to emit radiation at a lasing center wavelength;an optical pump source configured to emit a pump beam (110) at a pump center wavelength directed toward the gain region; a first reflector comprising a distributed Bragg reflector (DBR) and positioned in the pump beam, the first reflector having a reflectivity greater than 90% over a bandwidth of less than 60 nm centered at the laser centroid wavelength, the first reflector also has a reflectivity of less than 50% at the pump center wavelength;a second reflector, wherein the gain region is disposed between the first reflector and the second reflector,wherein the first reflector comprises a number of layer pairs, each layer pair having a first and a second layer comprising an optical thick e of the first layer is 3/4 the lasing centroid wavelength, and an optical thickness of the second layer is 3/4 the lasing centroid wavelength, and wherein the layer pairs of the first reflector comprise dielectric material.
Description
US 2011 / 0 268 143 A1 beschreibt eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung, die eine Pumplichtquelle, eine Verstärkungsstruktur und einen Auskoppelspiegel enthält. Die Verstärkungsstruktur besteht aus InGaN-Schichten, die eine resonante Anregungsabsorption bei der Pumpwellenlänge aufweisen. Licht von der Pumplichtquelle bewirkt, dass die Verstärkungsstruktur Licht emittiert, das vom Auskoppelspiegel zurück zur Verstärkungsstruktur reflektiert wird. Ein verteilter Bragg-Reflektor bewirkt eine interne Reflexion innerhalb der Verstärkungsstruktur. Der Auskoppelspiegel ermöglicht, dass Licht mit ausreichender Energie zur Verwendung außerhalb der Vorrichtung hindurchtritt. Eine Frequenzverdopplungsstruktur kann zwischen der Verstärkungsstruktur und dem Auskoppelspiegel angeordnet sein. Ausgangswellenlängen im tiefen UV-Spektrum können erreicht werden.US 2011/0 268 143 A1 describes a light-emitting semiconductor device containing a pumping light source, an amplification structure and an output coupling mirror. The gain structure consists of InGaN layers that exhibit resonant excitation absorption at the pump wavelength. Light from the pump light source causes the gain structure to emit light, which is reflected back to the gain structure by the output mirror. A distributed Bragg reflector causes internal reflection within the gain structure. The output mirror allows light of sufficient energy to pass through for use outside of the device. A frequency doubling structure can be arranged between the amplification structure and the output coupling mirror. Output wavelengths in the deep UV spectrum can be achieved.
US 2007 / 0 019 697 A1 beschreibt ein VCSEL-System, das das Ausbilden eines ersten Spiegels, das Ausbilden eines vertikalen Hohlraums auf dem ersten Spiegel, wobei der vertikale Hohlraum integrierte Mehrfachverstärkungsbereiche und das Ausbilden eines transversalen p / n-Übergangs seitlich zu den integrierten Mehrfachverstärkungsbereichen umfasst, wobei das vorwärts vorgespannt wird transversaler p / n-Übergang verursacht Photonenemission in den integrierten Mehrfachverstärkungsbereichen.US 2007/0 019 697 A1 describes a VCSEL system comprising forming a first mirror, forming a vertical cavity on the first mirror, the vertical cavity integrating multiple gain regions, and forming a transverse p/n junction lateral to the integrated Multiple gain regions comprised where the forward biased transverse p/n junction causes photon emission in the integrated multiple gain regions.
US 2006 / 0 268 398 A1 beschreibt einen MEMS-abstimmbaren optischen Halbleiterverstärker (SOA). Die Vorrichtung umfasst ein Substrat, einen ersten Spiegel, der mit dem Substrat gekoppelt ist, einen zweiten Spiegel, einen aktiven Bereich, der zwischen dem ersten und dem zweiten Spiegel gekoppelt ist, und einen mikroelektromechanischen Aktuator, der mit dem zweiten Spiegel gekoppelt ist, wobei a Der mikroelektromechanische Aktuator wird mit Spannung beaufschlagt, um die SOA abzustimmen.US 2006/0 268 398 A1 describes a MEMS tunable semiconductor optical amplifier (SOA). The device includes a substrate, a first mirror coupled to the substrate, a second mirror, an active region coupled between the first and second mirrors, and a microelectromechanical actuator coupled to the second mirror, wherein a The microelectromechanical actuator is energized to tune the SOA.
US 2007 / 0 104 241 A1 beschreibt einen Oberflächenemissionslaser. Es wird ein Oberflächenemissionslaser mit vertikaler äußerer Kavität (VECSEL) unter Verwendung von Endpumpen bereitgestellt, bei dem ein Pumpstrahl unter Verwendung einer Pumpstrahlreflexionsschicht zurückgeführt wird, um die Pumpstrahlabsorption zu erhöhen. Der VECSEL enthält: eine aktive Schicht zum Erzeugen und Emittieren von Signallicht; einen externen Spiegel, der von der Oberseite der aktiven Schicht getrennt ist und dieser zugewandt ist und einen ersten Teil des Signallichts durchlässt und einen zweiten Teil des Signallichts zur aktiven Schicht reflektiert; eine erste Reflexionsschicht, die eine untere Oberfläche der aktiven Schicht berührt und das Signallicht zum Außenspiegel reflektiert; einen Pumplaser zum Emittieren des Pumpstrahls in Richtung der unteren Oberfläche der aktiven Schicht, um die aktive Schicht anzuregen; und eine zweite Reflexionsschicht, die die Oberseite der aktiven Schicht berührt und einen Teil des Pumpstrahls zurück zur aktiven Schicht reflektiert.US 2007/0 104 241 A1 describes a surface emitting laser. A vertical outer cavity surface emitting laser (VECSEL) using end pumps is provided in which a pump beam is returned using a pump reflective layer to increase pump absorption. The VECSEL includes: an active layer for generating and emitting signal light; an external mirror separated from and facing the top of the active layer and transmitting a first portion of the signal light and reflecting a second portion of the signal light to the active layer; a first reflection layer that contacts a lower surface of the active layer and reflects the signal light to the outside mirror; a pump laser for emitting the pump beam toward the lower surface of the active layer to excite the active layer; and a second reflective layer touching the top of the active layer and reflecting a portion of the pump beam back to the active layer.
US 2006 / 0251140 A1 beschreibt einen endgepumpten vertikalen Oberflächenhohlraumlaser (VECSEL), bei dem ein Pumplaserstrahl im rechten Winkel auf einen Laserchip fällt. In dem oberflächenemittierenden Laser mit externem Hohlraum ist ein Laserchip-Paket mit einem Laserchip versehen, der durch optisches Pumpen Licht mit einer ersten Wellenlänge emittiert. Ein externer Spiegel ist von einer oberen Oberfläche des Laserchip-Pakets beabstandet, um einen Teil des Lichts zu übertragen Vom Laserchip nach außen emittiert und um den Rest zum Laserchip zu reflektieren, ist ein Kühlkörper mit der Bodenfläche des Laserchip-Gehäuses gekoppelt, um die vom Laserchip erzeugte Wärme abzuleiten, und ein Pumplaser ist einer Bodenfläche von zugewandt der Kühlkörper emittiert Pumplicht mit einer zweiten Wellenlänge senkrecht zum Laserchip.US 2006/0251140 A1 describes an end-pumped vertical surface cavity laser (VECSEL) in which a pump laser beam strikes a laser chip at right angles. In the external cavity surface emitting laser, a laser chip package is provided with a laser chip that emits light having a first wavelength by optical pumping. An external mirror is spaced from a top surface of the laser chip package to transmit part of the light emitted from the laser chip to the outside and to reflect the rest to the laser chip, a heat sink is coupled to the bottom surface of the laser chip package to cool the light emitted by the laser chip To dissipate heat generated by the laser chip, and a pumping laser faces a bottom surface of the heatsink and emits pumping light having a second wavelength perpendicular to the laser chip.
Das VCSEL hat ein halbleitendes Substrat mit einem ersten geteilten Bragg-Reflektor mit alternierenden Schichten aus InAIGaP und AlAs. Diese Schichten sind von einem Dotierstofftyp und konzentrieren sich auf einer ihrer Oberflächen. Ein aktiver Bereich wird an einen Abdeckungsbereich angelegt und ein zweiter Abdeckungsbereich wird an den aktiven Bereich angelegt. Ein zweiter Bragg-Reflektor auf dem zweiten Abdeckbereich weist abwechselnde Schichten aus InAIGaP und AlAs sowie einen entgegengesetzten Dotierungstyp und eine unterschiedliche Konzentration auf. Ein Kontaktbereich ist an dem zweiten Reflektor angebracht.The VCSEL has a semiconducting substrate with a first split Bragg reflector with alternating layers of InAlGaP and AlAs. These layers are of a dopant type and are concentrated on one of their surfaces. An active area is applied to a coverage area and a second coverage area is applied to the active area. A second Bragg reflector on the second cap region has alternating layers of InAlGaP and AlAs and an opposite doping type and concentration. A contact area is attached to the second reflector.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen optischen gepumpten oberflächenemittierenden Laser zur verbessern. Dieses Ziel wird durch eine Laserstruktur gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9 erreicht. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.It is the object of the present invention to improve an optically pumped surface emitting laser. This object is achieved by a laser structure according to
Figurenlistecharacter list
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1 ist ein Diagramm eines optisch gepumpten oberflächenemittierenden Lasers mit vertikalem Resonator (VCSEL), der einen verteilten Bragg-Reflektor (DBR) mit hohem Reflexionsvermögen und begrenzter Bandbreite (HR/BL für engl. high reflectivity/bandwidth limited) umfasst;1 Figure 13 is a diagram of an optically pumped vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) including a high reflectivity/bandwidth limited (HR/BL) distributed Bragg reflector (DBR); -
2 veranschaulicht eine Konfiguration einer VECSEL-Vorrichtung, wobei die Pumpquelle und die Halbleiterstruktur so angeordnet sind, dass der Pumpstrahl in einem Winkel, θ ≠ 0, auf die Halbleiterstruktur auftrifft;2 Figure 12 illustrates a configuration of a VECSEL device where the pump source and the semiconductor structure are arranged such that the pump beam impinges the semiconductor structure at an angle, θ ≠ 0; -
3 ist ein Diagramm eines optisch gepumpten oberflächenemittierenden Lasers mit externem vertikalem Resonator (VECSEL), der einen HR/BL-DBR umfasst;3 Figure 13 is a diagram of an optically pumped external vertical cavity surface emitting laser (VECSEL) comprising an HR/BL DBR; -
4 stellt Simulationsplots des Reflexions- und Durchlassvermögens in Bezug auf die Wellenlänge von einfallender Strahlung für einen HR/BL-DBR dar, der 8 Paare von SiO2/TiO2 aufgebracht auf GaN umfasst und Dreiviertelwellenlängen-Schichtdicken aufweist, die für eine Schwerpunktwellenlänge von 460 nm konzipiert sind;4 Figure 12 presents simulation plots of reflectivity and transmittance versus wavelength of incident radiation for a HR/BL DBR comprising 8 pairs of SiO 2 /TiO 2 deposited on GaN and having three-quarter wavelength layer thicknesses designed for a centroid wavelength of 460 nm are designed; -
5 stellt Simulationsplots des Winkelspektrums des Reflexions- und Durchlassvermögens für den Dreiviertelwellenlängen-HR/BL-DBR mit SiO2/TiO2 Schichten (wie in Verbindung mit4 beschrieben) für eine Pumpwellenlänge von 405 nm dar;5 provides reflectance and transmittance angular spectrum simulation plots for the three-quarter wavelength HR/BL DBR with SiO 2 /TiO 2 layers (as described in conjunction with4 described) for a pump wavelength of 405 nm; -
6 stellt Simulationsplots des Reflexions- und Durchlassvermögens für den Dreiviertelwellenlängen-HR/BL-DBR mit SiO2/TiO2 Schichten (wie in Verbindung mit4 beschrieben) für eine Pumpwellenlänge von 445 nm dar;6 provides simulation plots of reflectivity and transmittance for the three-quarter wavelength HR/BL DBR with SiO 2 /TiO 2 layers (as in connection with4 described) for a pump wavelength of 445 nm; -
7 vergleicht prädiziertes Reflexionsvermögen mit gemessenem Reflexionsvermögen von verschiedenen experimentellen Strukturen;7 compares predicted reflectance to measured reflectance from various experimental structures; -
8 ist ein Diagramm eines VECSELs, der einen kleinen Luftspalt zwischen der Verstärkungsregion und dem Reflektor umfasst;8th Figure 12 is a diagram of a VECSEL that includes a small air gap between the gain region and the reflector; -
9 stellt die Laserspektrum-Laserstrahlungsemission dar, die durch eine erste experimentelle Laserstruktur erzeugt wird, die dem in2 dargestellten VCSEL ähnelt;9 represents the laser spectrum laser radiation emission produced by a first experimental laser structure corresponding to that in2 VCSEL shown is similar; -
10 stellt die Ausgangsleistung des VCSELs der ersten experimentellen Laserstruktur dar;10 represents the output power of the VCSEL of the first experimental laser structure; -
11 zeigt die Emission von Laserstrahlung, die durch eine zweite experimentelle Laserstruktur erzeugt wird, die dem in8 dargestellten VECSEL ähnelt, der einen Luftspalt umfasste;11 shows the emission of laser radiation generated by a second experimental laser structure corresponding to that in8th illustrated VECSEL, which included an air gap; -
12 stellt eine Simulation der Resonatormoden eines Systems dar, welches den beweglichen externen Spiegel, den Luftspalt, den reduzierten GaN-Rest und den DBR der epitaxialen Seite umfasst; und12 Figure 12 depicts a simulation of the resonator modes of a system comprising the moving external mirror, the air gap, the reduced GaN residue and the DBR of the epitaxial side; and -
13 stellt einen VCSEL dar, der erste und zweite Reflektoren umfasst, die auf jeder Seite einer Verstärkungsregion angeordnet sind, wobei der erste Reflektor einen ersten Abschnitt aufweist, und die Wärmeleitfähigkeit des ersten Abschnitts von der Wärmeleitfähigkeit des zweiten Abschnitts verschieden ist.13 FIG. 11 illustrates a VCSEL that includes first and second reflectors disposed on either side of a gain region, the first reflector having a first portion, and the thermal conductivity of the first portion is different than the thermal conductivity of the second portion.
BESCHREIBUNG VON VERSCHIEDENEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF VARIOUS EMBODIMENTS
Oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator (VCSEL) und oberflächenemittierende Laser mit externem vertikalem Resonator (VECSEL) (zusammen als V(E)CSEL bezeichnet) sind aufgrund der hohen Qualität ihrer spektralen und räumlichen optischen Lasercharakteristiken von Interesse. Die Realisierung von V(E)CSELs innerhalb des III-Nitrid Materialsystems für Ultraviolett (UV)-, Blau- und Grün-Emission ist schwierig. Die hierin erörterten Ausführungsformen umfassen Konfigurationen, die auf III-Nitrid Materialien für diese Bildung von kompakten und kostengünstigen V(E)CSEL-Systemen basieren, die im nahen UV- bis Blau-Spektralbereich emittieren. In einigen Fällen können die V(E)CSEL-Systeme Frequenzverdopplungselemente umfassen, um Wellenlängen bis hinunter zum UV-C Bereich zu erreichen.Vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSEL) and external vertical-cavity surface-emitting lasers (VECSEL) (collectively referred to as V(E)CSEL) are of interest because of the high quality of their laser spectral and spatial optical characteristics. The realization of V(E)CSELs within the III-nitride material system for ultraviolet (UV), blue and green emission is difficult. The embodiments discussed herein include configurations based on III-nitride materials for the formation of compact and low-cost V(E)CSEL systems that emit in the near-UV to blue spectral range. In some cases, the V(E)CSEL systems can include frequency doubling elements to reach wavelengths down to the UV-C range.
Die im Folgenden erörterten Ausführungsformen umfassen neuartige verteilte Bragg-Reflektoren (DBRs), die in die optisch gepumpten Lasersysteme integriert sind. Die hierin erörterten DBRs können mit jedem Typ von Halbleiter-Laser verwendet werden, z. B. Kanten-Emittern oder Oberflächen-Emittern, die besonders nützliche VCSEL- oder VECSEL-Konstruktionen sind. Die hierin erörterten DBR-Konstruktionen stellen ein hohes Reflexionsvermögen für die gewünschte V(E)CSEL-Laserwellenlänge und eine hohe Durchlässigkeit für kompakte und kostengünstige Halbleiter-Pumpquellen bereit. Einige Konstruktionen umfassen DBRs mit hohem Reflexionsvermögen und begrenzter Reflexionsbandbreite. Zum Beispiel weisen einige im Folgenden erörterte DBRs ein Reflexionsvermögen von mehr als 90 % in einer Reflexionsbandbreite von weniger als etwa 60 nm bei der Laser-Schwerpunktwellenlänge auf. Diese DBRs weisen ein Durchlassvermögen von mehr als etwa 50 % bei der Schwerpunktwellenlänge der Pumpstrahlung auf. In einigen Fällen sind die DBRs mit hohem Reflexionsvermögen, die eine Reflexionsbandbreite aufweisen, die auf nahe der Laserwellenlänge begrenzt ist, unter Verwendung von DBR-Schichten mit einer Dreiviertelwellenlängen-Dicke hergestellt, welche die Reflexionsbandbreite des DBRs wesentlich verringern und Freiheit bei der Auswahl der Pumpquelle erlauben. Die Verwendung eines DBRs mit hohem Reflexionsvermögen und begrenzter Bandbreite (HR/BL) kann hilfreich sein, da diese DBRs es ermöglichen, im Handel erhältliche, leistungsstarke Halbleiter-Pumpquellen mit festgelegten Emissionswellenlängen in optisch gepumpte Lasersysteme zu integrieren.The embodiments discussed below include novel distributed Bragg reflectors (DBRs) integrated into the optically pumped laser systems. The DBRs discussed herein can be used with any type of semiconductor laser, e.g. B. edge emitters or surface emitters, which are particularly useful VCSEL or VECSEL constructions. The DBR designs discussed herein provide high reflectivity for the desired V(E)CSEL laser wavelength and high transmission for compact and inexpensive semiconductor pump sources. Some designs include DBRs with high reflectivity and limited reflection bandwidth. For example, some DBRs discussed below exhibit greater than 90% reflectivity in a reflection bandwidth of less than about 60 nm at the laser centroid wavelength. These DBRs have a transmission efficiency of more than about 50% at the centroid wavelength of the pump radiation. In some cases, the high reflectivity DBRs, which have a reflection bandwidth limited to near the laser wavelength, are fabricated using three-quarter wavelength thick DBR layers, which significantly reduce the DBR's reflection bandwidth and freedom in pump source selection to allow. The use of a high reflectivity, limited bandwidth (HR/BL) DBR can be helpful, as these DBRs allow commercially available, high-power semiconductor pump sources with fixed emission wavelengths to be integrated into optically pumped laser systems.
Im Allgemeinen werden hochwertige Spiegel für das kurze Verstärkungsmedium von oberflächenemittierenden Lasern benötigt. Die für solche Vorrichtungen verwendeten DBRs können ein Reflexionsvermögen von mehr als 90 % oder mehr als 95 % oder sogar mehr als 99 % bei der Laserwellenlänge aufweisen. Optisches Pumpen von V(E)SLs ermöglicht mehr Flexibilität bei DBR-Materialien, da der DBR nicht elektrisch leitend zu sein braucht und dielektrische DBRs verwendet werden können. Außerdem kann optisches Pumpen die Absorption der Pumpstrahlung und die Erzeugung der Elektron-Loch-Paare vorwiegend in der Verstärkungsregion, z. B. Quantentöpfen, erleichtern, was die Schwellenbedingungen für die Emission von Laserstrahlung reduziert.In general, high quality mirrors are required for the short gain medium of surface emitting lasers. The DBRs used for such devices can have a reflectivity greater than 90%, or greater than 95%, or even greater than 99% at the lasing wavelength. Optical pumping of V(E)SLs allows more flexibility in DBR materials since the DBR does not need to be electrically conductive and dielectric DBRs can be used. In addition, optical pumping can reduce the absorption of the pump radiation and the generation of the electron-hole pairs predominantly in the gain region, e.g. B. quantum wells, which reduces the threshold conditions for the emission of laser radiation.
Zur Implementierung von optisch gepumpten V(E)CSELs in einem kompakten und kostengünstigen System ist die Wahl der Pumpquelle von Interesse. Optische Pumpquellen mit hoher optischer Ausgangsleistung (z. B. bis zu 1 Watt) sind im Handel gegenwärtig auf der Basis von GaNbasierten Halbleiterlasern im Wellenlängenbereich von 405 nm und 445 nm erhältlich. Dielektrische Viertelwellenlängen-DBRs, welche ein hohes Reflexionsvermögen mit verhältnismäßig wenigen Materialschichten bereitstellen, sind jedoch nicht optimal für V(E)CSELs, welche diese Pumpquellen verwenden, da die Viertelwellenlängen-DBRs eine verhältnismäßig breite Reflexionsbandbreite aufweisen und daher bei Wellenlängen von 405 nm und 445 nm reflektierend sind. Obwohl im Allgemeinen auf Laser anwendbar, die auf verschiedenen Materialsystemen basieren, umfassen die im Folgenden erörterten Beispiele die Konstruktion von DBRs für V(E)CSELs, die auf III-Nitrid Materialsystemen basiert, die bei Ultraviolett (UV)-, Blau- und Grün-Wellenlängen emittieren. Die vorgeschlagenen DBRs stellen ein ausreichendes Reflexionsvermögen für die gewünschte V(E)CSEL-Laserwellenlänge und eine ausreichende Durchlässigkeit für die Pumpquellen bereit. Die Vorgaben von hohem Reflexionsvermögen, z. B. einem Reflexionsvermögen von mehr als 95 %, und begrenzter Reflexionsbandbreite bei der Laserwellenlänge in Verbindung mit einem ausreichendem Durchlassvermögen für die Pumpstrahlungswellenlänge können unter Verwendung von verschiedenen Materialien und Schichtdicken erreicht werden. In einer Implementierung kann ein DBR mit hohem Reflexionsvermögen und begrenzter Bandbreite (HR/BL) unter Verwendung von Materialschichten mit Dreiviertelwellenlängendicke hergestellt werden, welche die Reflexionsbandbreite des DBRs wesentlich reduzieren und Freiheit beim Pumpenkonfigurationsdesign ermöglichen. Für einen Dreiviertelwellenlängen-DBR ist die Dicke der i-ten DBR-Schicht durch die folgende Gleichung gegeben:
In einigen Implementierungen sind die Materialien, die für die DBR-Schichten verwendet werden, Kombinationen von dielektrischen Materialien, welche einen verhältnismäßig hohen Brechungsindexkontrast aufweisen, wie beispielsweise SiO2 und TiO2. Die Verwendung dieser Materialien mit hohem Brechungsindexkontrast bedeutet, dass verhältnismäßig wenige Schichten eingesetzt werden können, um ein hohes Reflexionsvermögen zu erreichen. Es ist auch möglich, Materialien mit einem niedrigeren Brechungsindexkontrast zu verwenden, obwohl dann mehr Schichten zum Erreichen eines hohen Reflexionsvermögens benötigt werden. Die Materialien der DBR-Schichten können dielektrische und/oder Halbleitermaterialien umfassen, die epitaxial aufgewachsen oder nicht-epitaxial aufgebracht werden können.In some implementations, the materials used for the DBR layers are combinations of dielectric materials that have a relatively high refractive index contrast, such as SiO2 and TiO2. The use of these high refractive index contrast materials means that relatively few layers can be used to achieve high reflectivity. It is also possible to use materials with a lower refractive index contrast, although more layers are then needed to achieve high reflectivity. The materials of the DBR layers may include dielectric and/or semiconductor materials, which may be epitaxially grown or non-epitaxially deposited.
Zum Beispiel kann die Verstärkungsregion mehrere Quantentopfstrukturen umfassen, wie beispielsweise etwa 10 Perioden von Doppel-Quantentopfstrukturen auf der Basis von InGaN, die auf ein Substrat aufgewachsen sind. Jede Quantentopfstruktur kann der Reihe nach die folgenden Schichten umfassen: eine InGaN Vorspannungsschicht (In0.03Ga0.97N, 35,3 nm dick), eine erste dünne Abstandsschicht (GaN, 5 nm dick), einen ersten Quantentopf, (In0.18Ga0.82N, 3 nm dick), eine zweite dünne Abstandsschicht (GaN, 5 nm dick), einen zweiten Quantentopf, (In0.18Ga0.82N, 3 nm dick), eine dicke Abstandsschicht (GaN, 21,7 nm dick) und eine Trägerbegrenzungs- und Spannungsregelungsschicht (AI0.2Ga0.8N, 20 nm dick). Zusätzliche Strukturen und Verfahren, die in Verbindung mit den hierin erörterten Ansätzen verwendet werden können, werden in der gemeinsam besessenen
Die Pumpstrahlung 110 tritt durch den ersten Reflektor und die Verstärkungsregion durch und erzeugt Elektron-Loch-Paare in den Quantentöpfen der Verstärkungsregion oder in ihrer Nähe. De Elektron-Loch-Paare diffundieren in die Quantentöpfe und rekombinieren, um Laserstrahlung zu erzeugen. Die Laserstrahlung wird durch die ersten und zweiten Reflektoren innerhalb des optischen Laserresonators reflektiert, wodurch eine stehende Welle erzeugt wird, die resonantperiodische Verstärkung bereitstellt. Die Laserstrahlung mit ausreichender Energie tritt durch den zweiten Reflektor durch, wie durch den Pfeil 130 angezeigt. Einige Implementierungen umfassen einen optionalen Frequenzwandler, wie beispielsweise einen nicht linearen optischen Kristall, der Strahlung bei harmonischen Wellen oder bei Summen- oder Differenzfrequenzen der Laserstrahlung erzeugt. Bei Verwendung des Frequenzwandlers können Laserausgänge im tiefen UV-Spektrum, z. B. weniger als 280 nm, erreicht werden. Der in
In einigen Ausführungsform ist die Pumpquelle eine Laserdiode auf der Basis von Gallium-Nitrid (GaN) (oder alternativ eine Mehrzahl von Laserdioden), die im Bereich von 370 bis 530 nm emittiert. Zum Beispiel emittieren im Handel erhältliche Laservorrichtungen, die für digitale Blu-Ray Player oder Projektoranzeigen konzipiert sind, bei 405 nm oder 445 nm. Diese Vorrichtungen sind gegenwärtig erhältlich und können als Pumpquellen für GaN-basierte V(E)CSELs verwendet werden. Die Ausgangsleistung dieser Pumpquellen kann im Bereich von 0,5 bis 10 Watt liegen. Wie in
Während des Betriebs kann die Verstärkungsregion heiß werden. Um die Möglichkeit einer Verschlechterung der Leistung oder gar einer Beschädigung der Vorrichtung infolge übermäßiger Wärmeerzeugung zu reduzieren, kann die Vorrichtung auf einer Wärmesenke mit dem ersten Reflektor in unmittelbarer Nähe der Wärmesenke montiert sein. Die Wärmesenke kann zum Beispiel aus Kupfer oder einem anderen wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Diamant, bestehen. Eine optionale zweite Wärmesenke kann in unmittelbarer Nähe des zweiten Reflektors angeordnet sein. Wie in
Wie bereits erwähnt, umfasst der erste Reflektor in
Wie bereits erwähnt, sind zwei Wellenlängen (405 nm und 445 nm) von leistungsstarken InGaN-Laserdioden im Handel mit einer optischen Ausgangsleistung von bis zu 1 Watt erhältlich. Einige Beispiele, die im Folgenden bereitgestellt werden, bieten Konfigurationen, die auf diese potenziellen Pumpstrahlungswellenlängen angewendet werden können, obwohl die Implementierung der hierin beschriebenen Ansätze nicht auf diese konkreten Pumpstrahlungswellenlängen beschränkt ist.As previously mentioned, two wavelengths (405 nm and 445 nm) of high power InGaN laser diodes are commercially available with optical output powers up to 1 watt. Some examples provided below provide configurations that can be applied to these potential pump radiation wavelengths, although implementation of the approaches described herein are not limited to these specific pump radiation wavelengths.
Die Simulationsergebnisse wurden mit experimentellen Strukturen verifiziert. Drei Viertelwellenlängen-HR/BL-DBRs wurden mit Zielwellenlängen von etwa 460 nm bis 470 nm hergestellt. Diese experimentellen Strukturen umfassten Dreiviertelwellenlängen-DBRs mit vier Schichtpaaren von SiO2/TiO2 aufgebracht auf Quarz und BK7. Die Ergebnisse der experimentellen Strukturen stimmten mit der theoretischen Prädiktion gut überein, wie in
In einigen Konfigurationen kann ein kleiner Luftspalt zwischen dem zweiten Reflektor und der Verstärkungsregion einer VECSEL-Struktur verwendet werden, wie in
In einigen Implementierungen kann der zweite Reflektor eine verhältnismäßig breite Reflexionsbandbreite mit hohem Reflexionsvermögen sowohl für die Pumpstrahlungswellenlänge, λpump, als auch die Laserstrahlungswellenlänge, λlase, aufweisen. Zum Beispiel kann der zweite Reflektor einen Viertelwellenlängen-DBR mit 6,5 Schichtpaaren von SiO2/TiO2 umfassen, wobei die SiO2 Schicht einen Brechungsindex, nSiO2, von 1,47 und eine Dicke von 78 nm aufweist, und die TiO2 Schichten einen Brechungsindex, nTiO2, von 2,2 und eine Dicke von etwa 52 nm aufweisen. Dieser DBR weist ein Reflexionsvermögen von mehr als 99 % in einer Bandbreite von etwa 150 nm auf, die bei einer Wellenlänge von 460 nm zentriert ist.In some implementations, the second reflector may have a relatively wide reflection bandwidth with high reflectivity for both the pump radiation wavelength, λpump, and the lasing wavelength, λlase. For example, the second reflector may comprise a quarter-wavelength DBR with 6.5 layer pairs of SiO 2 /TiO 2 , the
Die Bereitstellung eines kleinen Luftspalts 830 innerhalb des optischen Laserresonators kann Einmodenemission des VECSELs mit Multimoden-Pumpstrahlung erzeugen. Diese Ausführungsform stellt einen realisierbaren Ansatz zur Verbesserung der Spektralqualität einer Pumpquelle bereit. Der Luftspalt 830, der zwischen dem zweiten Reflektor und der Verstärkungsregion angeordnet ist, bildet eine dritte reflektierende Oberfläche 835 im optischen Laserresonator an der Grenzfläche zwischen dem Luftspalt 839 und der Verstärkungsregion. Die reflektierende Oberfläche 835 und der zweite Reflektor definieren einen sekundären optischen Resonator, der eine kürzere optische Länge als der optische Laserresonator aufweist. Der sekundäre optische Resonator und der (primäre) optische Laserresonator bilden gekoppelte Resonatoren. Die Kopplung zwischen den primären und sekundären optischen Resonatoren führt zu bestimmten Ausgangsmoden, die gegenüber anderen bevorzugt werden. Wenn sich eine bevorzugte Mode mit dem Verstärkungsspektrum überlappt, wird ein Einmodenbetrieb möglich (siehe zum Beispiel die Simulation, die im Folgenden in
In einigen Implementierungen kann der Luftspalt dynamisch angepasst werden, um eine oder mehr ausgewählte Ausgangsmoden, z. B. eine einzelne vorherrschende Ausgangsmode, bereitzustellen. Die Verstärkungsregion und/oder der zweite Reflektor können Elektroden 840, die auf ihren nach innen gerichteten Oberflächen angeordnet sind, die einander gegenüberliegen, mit elastisch verformbaren Abstandsschichten 850 zwischen den Elektroden 840 aufweisen. Signale 836 können durch ein Steuersystem an die Elektroden 840 geliefert werden, um Änderungen der Abstände zwischen den nach innen gerichteten, reflektierenden Oberflächen 835 und dem zweiten Reflektor zu bewirken, wie beispielsweise elektrostatisch, elektromagnetisch oder piezoelektrisch, und die Form der Region zwischen ihnen verändern. Der Luftspaltabstand oder der Abstand zwischen den reflektierenden Oberflächen, die den Luftspalt bilden, kann einen großen Bereich von Werten aufweisen, z. B. in der Größenordnung von etwa einem Mikrometer bis Dutzende Mikrometer. Größere Luftspalte ermöglichen die Einfügung von zusätzlichen optischen Komponenten in den Luftspalt. Zum Beispiel können nicht-lineare Kristalle zur Erzeugung zweiter Harmonischer oder Polarisationsfilter zur Feinabstimmung der Wellenlänge der Laseremission in den Luftspalt eingefügt werden.In some implementations, the air gap can be dynamically adjusted to provide one or more selected output modes, e.g. a single dominant output mode. The gain region and/or the second reflector may have
Sowohl bei den ersten als auch den zweiten experimentellen Vorrichtungen wurde die Materialqualität der Verstärkungschips durch strukturelle und optische Charakterisierungsverfahren bestätigt. Hochauflösende Röntgenbeugungsmessungen in Kombination mit elektronenmikroskopischen Durchstrahlungsuntersuchungen wurden verwendet, um optimale Parameter für die strukturellen Eigenschaften zu bestimmen. Der Wachstumsprozess wurde kontrolliert, um scharfe Schichtgrenzflächen zu bilden und die Entwicklung von ausgedehnten Defekten wie V-Defekten zu vermeiden. Die Effektivwert (rms für engl. root mean square)-Oberflächenrauheit der epitaxialen Oberfläche der Verstärkungsregion wurde für einen 2 µm × 2 µm Scan aus Atomkraftmikroskopie (AFM für engl. atomic force microscopy) auf 0,15 nm festgelegt. Die interne Quantenausbeute (IQE für engl. internal quantum efficiency) der Proben wurde durch temperaturabhängige Fotolumineszenzmessungen bestimmt. Die IQE der Laserproben überschritt 50 %.In both the first and second experimental devices, the material quality of the gain chips was confirmed by structural and optical characterization methods. High-resolution X-ray diffraction measurements in combination with transmission electron microscopy studies were used to determine optimal parameters for the structural properties. The growth process was controlled to form sharp layer interfaces and avoid the development of extended defects such as V-type defects. The root mean square (rms) surface roughness of the epitaxial surface of the gain region was set at 0.15 nm for a 2 µm x 2 µm atomic force microscopy (AFM) scan. The internal quantum efficiency (IQE) of the samples was determined by temperature-dependent photoluminescence measurements. The IQE of the laser samples exceeded 50%.
Auftreffende Pump-Photon weisen einer höhere Energie als die Laserphotonen auf, und die Energiedifferenz zwischen Pump- und Laserphotonen wird als Quantenfehler bezeichnet. Die Energiedifferenz zwischen Pump- und Laserphotonen wird als Wärme aus der aktiven Region der Vorrichtung abgeleitet. Außerdem findet Wärmeerzeugung aus der nicht-idealen Materialqualität in der Form von nicht-radioaktiver Rekombination statt. Dielektrische Reflektoren können Materialien mit einem hohen Brechungsindexkontrast verwenden, welche ein sehr gutes Reflexionsvermögen mit verhältnismäßig wenigen Schichten bereitstellen. Allerdings können Dielektrika eine verhältnismäßige geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, und bei Anordnung zwischen der Verstärkungsregion und der Wärmesenke können Reflektoren, die aus diesen Materialien hergestellt sind, die Wärmeübertragung aus der Verstärkungsregion zur Wärmesenke behindern. In einigen Ausführungsformen können Laserstrukturen Reflektoren umfassen, die eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die in Bezug auf den Abstand von der Verstärkungsregion variiert. Zum Beispiel kann die Wärmeleitfähigkeit des Reflektors eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die in Bezug auf den Abstand variiert. Zum Beispiel kann die Wärmeleitfähigkeit, k1, in einer ersten Region des Reflektors verschieden von der Wärmeleitfähigkeit, k2, in einer zweiten Region des Reflektors sein. Solche Reflektoren sind besser geeignet, um zwei Konstruktionsvorgaben von annehmbar hohem Reflexionsvermögen, das unter Verwendung von Dielektrika mit hohem Brechungsindexkontrast erreicht werden kann, und annehmbar hoher Wärmeleitfähigkeit zu erreichen, die unter Verwendung von Halbleitermaterialien erreicht werden kann, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Wärmeleitfähigkeit von dielektrischen Materialien aufweisen.Incident pump photons have higher energy than the laser photons, and the energy difference between pump and laser photons is called the quantum error. The energy difference between pump and laser photons is dissipated as heat from the active region of the device. In addition, heat generation from the non-ideal material quality takes place in the form of non-radioactive recombination. Dielectric reflectors can use high refractive index contrast materials that provide very good reflectivity with relatively few layers. However, dielectrics can have relatively low thermal conductivity, and when placed between the gain region and the heat sink, reflectors made from these materials can impede heat transfer from the gain region to the heat sink. In some embodiments, laser structures may include reflectors that have thermal conductivity that varies with distance from the gain region. For example, the thermal conductivity of the reflector may have a thermal conductivity that varies with distance. For example, the thermal conductivity, k1, in a first region of the reflector may be different from the thermal conductivity, k2, in a second region of the reflector. Such reflectors are better suited to achieve two design objectives of acceptably high reflectivity, which can be achieved using high refractive index contrast dielectrics, and acceptably high thermal conductivity, which can be achieved using semiconductor materials that have a higher thermal conductivity than the thermal conductivity of have dielectric materials.
In einigen Implementierungen kann der erste Abschnitt aus Halbleitermaterialien hergestellt sein, die eine verhältnismäßig höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Zum Beispiel kann der erste Abschnitt des ersten Reflektors ein Halbleitermaterial umfassen, das epitaxial auf die Verstärkungsregion aufgewachsen ist. Der zweite Abschnitt kann aus dielektrischen Materialien hergestellt sein, die eine verhältnismäßig geringere Wärmeleitfähigkeit als das Halbleitermaterial aufweisen. In some implementations, the first portion may be made from semiconductor materials that have relatively higher thermal conductivity. For example, the first portion of the first reflector may include a semiconductor material epitaxially grown on the gain region. The second section may be made of dielectric materials that have a relatively lower thermal conductivity than the semiconductor material.
Der zweite Abschnitt des ersten Reflektors kann z. B. durch Sputter- oder Aufdampfverfahren auf den ersten Abschnitt des ersten Reflektors aufgebracht sein.The second section of the first reflector can e.g. B. be applied by sputtering or vapor deposition on the first portion of the first reflector.
In einigen Fällen kann der erste Abschnitt ein epitaxial aufgewachsener Halbleiter-DBR-Abschnitt, der eine Anzahl von Schichtpaaren von GaN/AIGaN (Wärmeleitfähigkeit etwa ksemi=1,3 W/cm-K), oder ein anderes geeignetes Halbleitermaterial sein. Der zweite Abschnitt kann ein nicht-epitaxialer, dielektrischer DBR-Abschnitt sein, der z .B. Schichtpaare von SiO2/TiO2 (Wärmeleitfähigkeit etwa kdiel = 0,04 W/cm-K) umfasst. Zum Beispiel kann der erste Abschnitt in einigen Implementierungen 10,5 Schichtpaare von GaN/AI0.2Ga0.8N umfassen, wobei die GaN Schichten eine Dicke von etwa 46,8 nm aufweisen, und die AlGaN Schichten eine Dicke von etwa 48,8 nm aufweisen. Der zweite Abschnitt kann 4 Schichtpaare von SiO2/TiO2 umfassen, wobei die SiO2 Schichten eine Dicke von etwa 78.8 nm aufweisen, und die TiO2 Schichten eine Dicke von etwa 53,2 nm aufweisen.In some cases, the first section may be an epitaxially grown semiconductor DBR section comprising a number of layer pairs of GaN/AlGaN (thermal conductivity about ksemi=1.3 W/cm-K), or other suitable semiconductor material. The second section may be a non-epitaxial, dielectric DBR section, e.g. Layer pairs of SiO 2 / TiO 2 (thermal conductivity about k diel = 0.04 W / cm-K) includes. For example, in some implementations, the first section may include 10.5 layer pairs of GaN/Al0.2Ga0.8N, where the GaN layers have a thickness of about 46.8 nm and the AlGaN layers have a thickness of about 48.8 nm . The second section may comprise 4 layer pairs of SiO2/TiO2, the SiO2 layers having a thickness of about 78.8 nm and the TiO2 layers having a thickness of about 53.2 nm.
Wenn das Material mit höherer Wärmeleitfähigkeit, z. B. Halbleiter, in Verbindung mit einem Material geringerer Leitfähigkeit, z. B. Dielektrikum, verwendet wird, die Gesamtdicke des dielektrischen Abschnitts, was den gesamten Wärmewiderstand der Vorrichtung reduziert. In einigen Ausführungsformen können einer oder beide von dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ein HR/BL-DBR sein. Der erste Abschnitt des HR/BL-DBRs kann aus Viertwellenlängen-GaN/AI-GaN Paaren gebildet sein, und der zweite Abschnitt des HR/BL-DBRs kann aus Dreiviertelwellenlängen-SiO2/TiO2 Schichtpaaren gebildet sein.If the material with higher thermal conductivity, e.g. B. semiconductors, in conjunction with a material of lower conductivity, z. B. dielectric, is used, the overall thickness of the dielectric portion, which reduces the overall thermal resistance of the device. In some embodiments, one or both of the first section and the second section may be an HR/BL-DBR. The first section of the HR/BL-DBR may be formed from fourth-wavelength GaN/Al-GaN pairs, and the second section of the HR/BL-DBR may be formed from three-quarter-wavelength SiO2/TiO2 layer pairs.
Es wird eine Anzahl von Werten und Bereichen in verschiedenen Aspekten der beschriebenen Implementierungen bereitgestellt. Diese Werte und Bereiche sind lediglich als Beispiele zu behandeln und sollen den Schutzumfang der Ansprüche nicht einschränken. Zum Beispiel können Ausführungsformen, die in dieser Offenbarung beschrieben werden, in allen offenbarten numerischen Bereichen in die Praxis umgesetzt werden. Außerdem wird eine Anzahl von Materialien identifiziert, die für verschiedene Facetten der Implementierungen geeignet sind. Diese Materialien sind lediglich als Beispiele zu behandeln und sollen den Schutzumfang der Ansprüche nicht einschränken.A number of values and ranges are provided in various aspects of the described implementations. These values and ranges are to be treated as examples only and are not intended to limit the scope of the claims. For example, embodiments described in this disclosure may be practiced in any of the disclosed numerical ranges. In addition, a number of materials suitable for different facets of the implementations are identified. These materials are to be treated as examples only and are not intended to limit the scope of the claims.
Die vorstehende Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen erfolgte zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung und nicht zur Einschränkung. Die offenbarten Ausführungsformen sind nicht als erschöpfend gedacht oder dazu bestimmt, die möglichen Implementierungen der offenbarten Ausführungsformen einzuschränken. In Anbetracht der vorstehenden Lehre sind viele Abwandlungen und Änderungen möglich.The foregoing description of various embodiments has been provided for the purpose of illustration Illustrative and descriptive and not limiting. The disclosed embodiments are not intended to be exhaustive or to limit the possible implementations of the disclosed embodiments. Many modifications and variations are possible in light of the above teachings.
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Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9352959B1 (en) | 2008-12-16 | 2016-05-31 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and applications of thin-film membrane transfer |
US9112332B2 (en) | 2012-06-14 | 2015-08-18 | Palo Alto Research Center Incorporated | Electron beam pumped vertical cavity surface emitting laser |
WO2015073734A1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Thin-film parylene membrane transfer |
JP2015177000A (en) | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 株式会社リコー | Surface emission laser, surface emission laser element and atomic oscillator |
EP2924453B1 (en) * | 2014-03-26 | 2018-10-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of inspecting a generator air-gap |
JP6362026B2 (en) * | 2014-05-13 | 2018-07-25 | 株式会社リコー | LASER DEVICE, LASER MACHINE, AND DISPLAY DEVICE |
US9960355B2 (en) * | 2014-10-03 | 2018-05-01 | Palo Alto Research Center Incorporated | Organic polymer semiconductors with increased interdomain connectivity and mobility |
WO2016176285A1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-11-03 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Electron beam pumping for light emission |
KR102390624B1 (en) | 2015-06-05 | 2022-04-26 | 오스텐도 테크놀로지스 인코포레이티드 | Light-emitting structure in which carriers are selectively injected into a plurality of active layers |
US10396240B2 (en) * | 2015-10-08 | 2019-08-27 | Ostendo Technologies, Inc. | III-nitride semiconductor light emitting device having amber-to-red light emission (>600 nm) and a method for making same |
CN107528213A (en) * | 2017-10-09 | 2017-12-29 | 重庆师范大学 | The visible wavelength range face emitting semiconductor laser of end-pumping formula miniaturization afterwards |
WO2019217868A1 (en) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | Axsun Technologies, Inc. | Optically pumped tunable vcsel employing geometric isolation |
CA3113340A1 (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | Unm Rainforest Innovations | Broadband active mirror architecture for high power optically pumped semiconductor disk lasers |
EP3939132A4 (en) * | 2019-03-11 | 2022-11-30 | Pavilion Integration Corporation | Stable uv laser |
EP4176498A1 (en) | 2020-07-01 | 2023-05-10 | Twenty-One Semiconductors GmbH | Back-pumped semiconductor membrane laser |
CA3204052A1 (en) * | 2022-07-15 | 2024-01-15 | Thorlabs Gmbh | Three-mirror-cavity single longitudinal mode semiconductor membrane external cavity surface emitting laser |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19708992A1 (en) | 1996-03-15 | 1997-10-30 | Motorola Inc | Vertical cavity surface emitting laser for e.g. optical communications using visible light |
US6553051B1 (en) | 2000-10-31 | 2003-04-22 | Agilent Technologies, Inc. | System for optically pumping a long wavelength laser using a short wavelength laser |
US6597017B1 (en) | 1999-03-26 | 2003-07-22 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Semiconductor device, surface emitting semiconductor laser and edge emitting semiconductor laser |
US20060251140A1 (en) | 2005-05-07 | 2006-11-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | End-pumped vertical external cavity surface emitting laser |
US20060268398A1 (en) | 2005-05-27 | 2006-11-30 | The Regents Of The University Of California | MEMS tunable vertical-cavity semiconductor optical amplifier |
US20070019697A1 (en) | 2005-07-22 | 2007-01-25 | Miller Jeffrey N | VCSEL system with transverse P/N junction |
US20070104241A1 (en) | 2005-11-09 | 2007-05-10 | Samsung Electric Co., Ltd. | Vertical external cavity surface emitting laser with pump beam reflector |
US20110268143A1 (en) | 2009-09-22 | 2011-11-03 | Palo Alto Research Center Incorporated | Vertical Surface Emitting Semiconductor Device |
Family Cites Families (60)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4730334A (en) | 1987-01-05 | 1988-03-08 | Collins George J | Ultraviolet metal ion laser |
US5461637A (en) | 1994-03-16 | 1995-10-24 | Micracor, Inc. | High brightness, vertical cavity semiconductor lasers |
US5561680A (en) | 1994-12-20 | 1996-10-01 | Philips Electronics North America Corporation | II-VI semiconductor diode laser having a strained layer |
US5771253A (en) | 1995-10-13 | 1998-06-23 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | High performance micromechanical tunable verticle cavity surface emitting laser |
US5677923A (en) | 1996-01-11 | 1997-10-14 | Mcdonnell Douglas Corporation | Vertical cavity electron beam pumped semiconductor lasers and methods |
US7167495B2 (en) | 1998-12-21 | 2007-01-23 | Finisar Corporation | Use of GaAs extended barrier layers between active regions containing nitrogen and AlGaAs confining layers |
US6341138B1 (en) * | 1999-06-16 | 2002-01-22 | Gore Enterprise Holdings, Inc. | Constant temperature performance laser |
US6411638B1 (en) | 1999-08-31 | 2002-06-25 | Honeywell Inc. | Coupled cavity anti-guided vertical-cavity surface-emitting laser |
JP2001085793A (en) | 1999-09-10 | 2001-03-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | Semiconductor laser device |
US6393038B1 (en) | 1999-10-04 | 2002-05-21 | Sandia Corporation | Frequency-doubled vertical-external-cavity surface-emitting laser |
JP2001168451A (en) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacturing method for surface-emitting semiconductor element, and semiconductor laser device using the element |
US6735234B1 (en) | 2000-02-11 | 2004-05-11 | Giga Tera Ag | Passively mode-locked optically pumped semiconductor external-cavity surface-emitting laser |
US20060029120A1 (en) | 2000-03-06 | 2006-02-09 | Novalux Inc. | Coupled cavity high power semiconductor laser |
US6778582B1 (en) | 2000-03-06 | 2004-08-17 | Novalux, Inc. | Coupled cavity high power semiconductor laser |
JP2001264662A (en) * | 2000-03-16 | 2001-09-26 | Fuji Photo Film Co Ltd | Color laser display |
US6611544B1 (en) * | 2000-04-11 | 2003-08-26 | E20 Communications, Inc. | Method and apparatus for narrow bandwidth distributed bragg reflector semiconductor lasers |
US6611546B1 (en) | 2001-08-15 | 2003-08-26 | Blueleaf, Inc. | Optical transmitter comprising a stepwise tunable laser |
US6556602B2 (en) | 2000-12-05 | 2003-04-29 | The Boeing Company | Electron beam pumped semiconductor laser screen and associated fabrication method |
US6882669B2 (en) * | 2001-02-10 | 2005-04-19 | Zhijiang Hang | High-power surface emitting laser and fabrication methods thereof |
US6879618B2 (en) | 2001-04-11 | 2005-04-12 | Eastman Kodak Company | Incoherent light-emitting device apparatus for driving vertical laser cavity |
WO2003007437A2 (en) | 2001-07-09 | 2003-01-23 | Siros Technologies, Inc. | Chirp-free directly modulated light source with integrated wavelocker |
US20030031218A1 (en) | 2001-08-13 | 2003-02-13 | Jang-Hun Yeh | VCSEL structure and method of making same |
EP1298461A1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-02 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Distributed Bragg reflector comprising GaP and a semiconductor resonant cavity device comprising such DBR |
US6697413B2 (en) * | 2001-10-31 | 2004-02-24 | Applied Optoelectronics, Inc. | Tunable vertical-cavity surface-emitting laser with tuning junction |
US6775314B1 (en) | 2001-11-29 | 2004-08-10 | Sandia Corporation | Distributed bragg reflector using AIGaN/GaN |
US6810066B2 (en) * | 2002-02-20 | 2004-10-26 | Agilent Technologies, Inc. | Fiber-coupled tunable single-mode long-wavelength vertical-cavity laser |
JP2003332615A (en) * | 2002-05-09 | 2003-11-21 | Daido Steel Co Ltd | Semiconductor light emitting element |
US6806110B2 (en) * | 2002-05-16 | 2004-10-19 | Agilent Technologies, Inc. | Monolithic multi-wavelength vertical-cavity surface emitting laser array and method of manufacture therefor |
US6859481B2 (en) | 2002-07-16 | 2005-02-22 | Applied Optoelectronics, Inc. | Optically-pumped multiple-quantum well active region with improved distribution of optical pumping power |
US6970488B2 (en) * | 2002-10-16 | 2005-11-29 | Eastman Kodak Company | Tunable organic VCSEL system |
GB2399941A (en) * | 2003-03-24 | 2004-09-29 | Univ Strathclyde | Vertical cavity semiconductor optical devices |
DE102004024611A1 (en) | 2003-05-23 | 2005-03-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optically pumped semiconductor device uses vertical resonator having mirror layers and vertically emitting quantum well structure formed on mirror layers |
JP2005051124A (en) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Plane light emitting semiconductor element |
DE10339980B4 (en) | 2003-08-29 | 2011-01-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor laser with reduced heat loss |
JP4671617B2 (en) | 2004-03-30 | 2011-04-20 | 三洋電機株式会社 | Integrated semiconductor laser device |
US20060029112A1 (en) * | 2004-03-31 | 2006-02-09 | Young Ian A | Surface emitting laser with an integrated absorber |
KR20050120483A (en) | 2004-06-19 | 2005-12-22 | 삼성전자주식회사 | High efficient surface emitting laser device, laser pumping unit for the laser device and method for fabricating the laser pumping unit |
US7403553B2 (en) | 2004-06-25 | 2008-07-22 | Finisar Corporation | Absorbing layers for reduced spontaneous emission effects in an integrated photodiode |
US7590161B1 (en) | 2004-10-05 | 2009-09-15 | Photon Systems | Electron beam pumped semiconductor laser |
EP1648060B1 (en) | 2004-10-14 | 2008-07-23 | Samsung Electronics Co.,Ltd. | Funnel structure vertical external cavity surface-emitting laser (VECSEL) |
JP4354383B2 (en) * | 2004-11-04 | 2009-10-28 | 日本電信電話株式会社 | Semiconductor laser absorption spectrometer |
KR101015501B1 (en) * | 2004-12-28 | 2011-02-16 | 삼성전자주식회사 | External cavity surface emitting laser device having a plurality of quantum wells |
JP4748645B2 (en) * | 2005-03-15 | 2011-08-17 | 株式会社リコー | Light emitting system and optical transmission system |
JP4027393B2 (en) | 2005-04-28 | 2007-12-26 | キヤノン株式会社 | Surface emitting laser |
KR101100434B1 (en) | 2005-05-07 | 2011-12-30 | 삼성전자주식회사 | End-pumped vertical external cavity surface emitting laser |
JP2007019399A (en) | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Toshiba Corp | Semiconductor laser device |
KR101100431B1 (en) | 2005-11-22 | 2011-12-30 | 삼성전자주식회사 | High efficient second harmonic generation vertical external cavity surface emitting laser |
US7801197B2 (en) | 2006-06-16 | 2010-09-21 | Epicrystals Oy | High power laser device |
KR101217557B1 (en) | 2006-08-02 | 2013-01-02 | 삼성전자주식회사 | Laser module being able to modulate directly and laser display employing the same |
KR101206035B1 (en) | 2006-11-14 | 2012-11-28 | 삼성전자주식회사 | Vertical external cavity surface emitting laser |
KR101257850B1 (en) * | 2006-11-22 | 2013-04-24 | 삼성전자주식회사 | High efficient laser chip and vertical external cavity surface emitting laser using the same |
JP4766704B2 (en) | 2007-04-20 | 2011-09-07 | キヤノン株式会社 | Surface emitting laser |
US8102893B2 (en) | 2007-06-14 | 2012-01-24 | Necsel Intellectual Property | Multiple emitter VECSEL |
EP2174392B1 (en) | 2007-08-02 | 2020-04-29 | EFFECT Photonics B.V. | Semiconductor laser device |
JP2011503843A (en) | 2007-11-07 | 2011-01-27 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Extended cavity semiconductor laser device with increased light intensity |
US7801195B2 (en) | 2008-02-14 | 2010-09-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Electrically-pumped semiconductor zigzag extended cavity surface emitting lasers and superluminescent LEDs |
US7983317B2 (en) | 2008-12-16 | 2011-07-19 | Corning Incorporated | MQW laser structure comprising plural MQW regions |
US8121169B2 (en) | 2009-04-14 | 2012-02-21 | Corning Incorporated | Split control of front and rear DBR grating portions |
TW201126853A (en) | 2010-01-25 | 2011-08-01 | Univ Nat Changhua Education | Laser diode with asymmetric quantum well |
US20130163627A1 (en) | 2011-12-24 | 2013-06-27 | Princeton Optronics | Laser Illuminator System |
-
2012
- 2012-03-22 US US13/427,335 patent/US9124062B2/en active Active
-
2013
- 2013-03-19 JP JP2013056378A patent/JP6315887B2/en active Active
- 2013-03-20 DE DE102013204964.1A patent/DE102013204964B4/en active Active
- 2013-03-20 TW TW102109787A patent/TWI569549B/en active
- 2013-03-21 CN CN201310091755.2A patent/CN103326241B/en active Active
- 2013-03-21 GB GB1305193.3A patent/GB2500491B/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19708992A1 (en) | 1996-03-15 | 1997-10-30 | Motorola Inc | Vertical cavity surface emitting laser for e.g. optical communications using visible light |
US6597017B1 (en) | 1999-03-26 | 2003-07-22 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Semiconductor device, surface emitting semiconductor laser and edge emitting semiconductor laser |
US6553051B1 (en) | 2000-10-31 | 2003-04-22 | Agilent Technologies, Inc. | System for optically pumping a long wavelength laser using a short wavelength laser |
US20060251140A1 (en) | 2005-05-07 | 2006-11-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | End-pumped vertical external cavity surface emitting laser |
US20060268398A1 (en) | 2005-05-27 | 2006-11-30 | The Regents Of The University Of California | MEMS tunable vertical-cavity semiconductor optical amplifier |
US20070019697A1 (en) | 2005-07-22 | 2007-01-25 | Miller Jeffrey N | VCSEL system with transverse P/N junction |
US20070104241A1 (en) | 2005-11-09 | 2007-05-10 | Samsung Electric Co., Ltd. | Vertical external cavity surface emitting laser with pump beam reflector |
US20110268143A1 (en) | 2009-09-22 | 2011-11-03 | Palo Alto Research Center Incorporated | Vertical Surface Emitting Semiconductor Device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013204964A1 (en) | 2013-09-26 |
US20130250986A1 (en) | 2013-09-26 |
GB2500491B (en) | 2019-01-23 |
CN103326241A (en) | 2013-09-25 |
GB201305193D0 (en) | 2013-05-01 |
GB2500491A (en) | 2013-09-25 |
US9124062B2 (en) | 2015-09-01 |
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JP6315887B2 (en) | 2018-04-25 |
JP2013197593A (en) | 2013-09-30 |
TWI569549B (en) | 2017-02-01 |
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---|---|---|
DE102013204964B4 (en) | Optically pumped surface emitting lasers with high reflectivity reflector and limited bandwidth | |
DE60120651T2 (en) | OPTICALLY PUMPED, MODULE-COUPLED SURFACE-EMITTING SEMICONDUCTOR LASER WITH EXTERNAL RESONATOR | |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: GRUENECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHAEUS, DE Representative=s name: GRUENECKER PATENT- UND RECHTSANWAELTE PARTG MB, DE |
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